Cable-truss supporting system for gob-side entry driving in deep mine and its application

In order to solve the large deformation controlling problem for surrounding rock of gob-side entry driving under common cable anchor support in deep mine, site survey, physical modeling experiment, numerical simulation and field measurement were synthetically used to analyze the deformation and failure characteristics of surrounding rock. Besides, applicability analysis, prestress field distribution characteristics of surrounding rock and the control effect on large deformation of surrounding rock were also further studied for the gob-side entry driving in deep mine using the cable-truss supporting system. The results show that, first, compared with no support and traditional bolt anchor support, roof cable-truss system can effectively restrain the initiation and propagation of tensile cracks in the roof surrounding rock and arc shear cracks in the two sides, moreover, the broken development of surrounding rock, roof separation and extrusion deformation between the two sides of the roadway are all controlled; second, a prestressed belt of trapezoidal shape is generated in the surrounding rock by the cable-truss supporting system, and the prestress field range is wide. Especially, the prestress concentration belt in the shallow surrounding rock can greatly improve the anchoring strength and deformation resisting capability of the rock stratum;third, an optimized support system of ‘‘roof and side anchor net beam, roof cable-truss supporting system and anchor cable of the narrow coal pillar" was put forward, and the support optimization design and field industrial test were conducted for the gob-side entry driving of the working face 5302 in Tangkou Mine, from which a good supporting effect was obtained.

大跨梁桁组合结构高铁斜拉桥主梁施工方案比选

西十高铁汉江特大桥主桥为(67+70+73+420+73+70+67) m斜拉桥,主梁采用预应力混凝土箱梁和加劲钢桁架组成的梁桁组合结构,钢桁架下节点与预应力混凝土箱梁采用PBL键连接。边跨及塔区混凝土主梁采用支架现浇施工,为选择合理的中跨混凝土主梁施工方案,提出5 m节段悬浇施工、10 m节段悬浇施工、5 m节段预制悬拼施工3种方案,从建设条件、结构受力、行车动力性能、桥面线形、施工工期和投资等方面对3种方案进行对比。结果表明:5 m节段预制悬拼施工方案的工期最短,但投资最高,且受建设场地和运输条件的制约;节段悬浇施工技术成熟,技术风险及质量风险低,相比5 m节段,10 m节段悬浇施工方案虽然投资略高,但能够有效节省工期达5个月,且结构受力性能、行车安全性及舒适性、桥面线形均满足相关要求,在保证施工监控精度的前提下,成桥线形也在可控范围内,该桥最终选择10 m节段悬浇施工中跨混凝土主梁。

甘露山文创城冰雪综合体低区大跨度钢桁架屋盖整体提升关键技术

总结甘露山文创城冰雪综合体低区大跨度钢桁架屋盖整体提升关键技术,重点介绍提升吊点布置、提升架分类设计、提升施工精度及安全控制、应力监测及提升设备卸载。实践证明,在充分利用既有结构及现有场地基础上,通过合理的提升吊点布置及有效的控制手段,整体提升技术有效控制了桁架在提升过程中的变形及应力变化,实现了后补杆件的顺利对接。

大跨度台塔式钢桁架施工技术研究

随着我国钢结构建筑对造型与空间需求的提升,给大跨度异形悬挑式钢结构的施工技术带来挑战。以上海某歌剧院项目的大跨度台塔式钢桁结构为例,通过介绍其四面内倾、双面悬挑的钢结构施工技术,分析了大跨度台塔式钢结构在施工时的整体施工部署、临时胎架设置、变形控制、卸载工艺控制等技术要点,最终成功实现了大跨度台塔式钢桁架的高精度安装。该台塔式桁架施工关键技术解决了高大跨度、超长悬挑的施工难题,大大提高了施工的效率、节约了工程成本,具有一定的参考价值。

钢桁梁栈桥节点连接处理及有限元分析

利用MIDAS/Civil建立钢桁梁有限元模型,对杆件节点采用不同的连接处理,并在实际钢桁梁各杆件位置埋设应变监测元件,将实测值与计算值进行对比分析,从而验证模型建立的正确性。结果表明,通过对各节点采用不同的连接处理,并考虑杆件截面锈蚀削弱,各杆件在单工况下实际应力及变形与计算值较吻合,能够为同类型钢栈桥计算提供一定借鉴。

复合顶板松软煤层巷道变形机理及支护技术研究

针对山西新景矿煤业有限责任公司15219回采巷道围岩变形大,难支护的问题,分析了复合顶板松软煤层巷道的变形破坏机理,从力学角度分析了桁架锚索的优越性,提出“锚杆+单体锚索+桁架锚索+金属网”联合控制技术,通过数值模拟和现场实践结果表明,该支护技术能有效控制复合顶板松软煤层巷道围岩变形。

深井软岩掘巷桁架锚索梁支护技术研究

针对煤矿深井软岩巷道支护难题,提出了“桁架锚索梁”支护方式,运用FLAC2D模拟软件对深井软岩掘巷桁架锚索梁支护方式技术进行研究,结合该支护方式下井下巷道周边煤岩体位移量实测结果,得出桁架锚索梁支护方式可将巷道周边煤岩体浅部的高应力引入深部区域,从而有效控制巷道周边煤岩体变形,保障矿井安全高效生产。

牂牁江特大桥上横梁制造技术

带正交异性桥面板横梁制造过程中的焊接变形控制问题一直是行业难题。牂牁江特大桥上横梁为带超短正交异性桥面板的工形结构,窄长的结构形式比其他相似结构更难控制变形问题。横梁上下焊接量不均衡会导致焊接变形极难控制,且上横梁是该桥主横桁架的组成部分,与主桁、桥面板纵梁及U肋、横架腹杆间均为高强螺栓连接,对其外形尺寸和栓孔连接精度提出了更高要求。根据制造难点,本文研究了横梁腹板预拱度设置、桥面块体分步组装、倒装法组焊上横梁、整体组焊修合格后数控钻制主体孔群等制造方案。实践证明,该方案合理、可行。

非对称偏馈环形网状天线索网预张力设计方法

提出一种考虑桁架柔性变形对索网平衡态影响的非对称偏馈环形网状天线索网预张力设计方法。该方法将天线整体结构分为内部索网与外部桁架两部分,通过内部索网预张力与外部桁架变形间的不断迭代,寻找满足索网形状及张力要求的天线平衡态,以实现网状天线索网预张力优化配置的目的。相比于常规基于刚性桁架假设的预张力设计,该方法可充分计及环形桁架与柔性索网协调变形,获得高精度反射面,且该方法适用于非对称偏馈天线,可有效避免后期张力调试,节约人力物力。算例分析验证了在进行预张力设计时计及桁架柔性的必要性及方法的正确性和有效性。

高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥稳定性研究

为研究高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定性,依托主跨300 m深茂铁路虎跳门水道特大桥,采用有限元软件ANSYS建立以梁单元为主的空间杆系有限元模型,对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥开展线弹性稳定分析,并进行考虑几何初始变形及材料弹塑性的非线性稳定性分析。结果表明:在弹性稳定分析下,该桥梁的一阶失稳形式为主梁整体纵飘及塔纵弯失稳,二~四阶均为桥塔处的主梁下弦杆首先出现横向偏位而局部失稳;在运营阶段弹性稳定系数最小为7.639,第二、三阶和第四、五阶稳定系数分别相同且失稳形式为对称失稳;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)后,一阶稳定系数减小6.39%;考虑非线性因素影响后稳定系数降低明显,仅考虑几何非线性因素的影响后一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低11.23%、9.01%和10.13%,而考虑几何及材料双重非线性因素影响后,一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低67.78%、60.63%和52.56%,表明材料非线性对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数影响更为显著;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)以及双重非线性因素影响后,铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数为1.985,大于规范1.7的要求。

钢桁梁桥横梁与弦杆节点切削的疲劳性能提升方法

为了降低横梁与弦杆节点开裂风险,提出了一种节点切削的疲劳性能提升方法。通过建立钢桁梁桥有限元模型,明确了横梁腹板间隙疲劳开裂的根本成因。基于开裂成因,对横梁端部上翼缘进行切削,通过对比不同切削参数对局部细节受力特征的影响,得到了合理的切削参数范围。结果表明,桥面混凝土板与纵梁对横梁约束是腹板间隙开裂的根本成因;上翼缘切削有效地改善了腹板间隙受力状态,降低了开裂风险;建议切削点至焊缝的距离取30~70 mm,切削半径取75~150 mm。

钢桁梁桥横梁与弦杆节点疲劳易损性分析

文中建立全桥及局部有限元模型,通过施加标准车辆荷载,计算并对比不同工况及不同位置的横梁与弦杆节点的应力,得到节点疲劳易损部位及荷载最不利加载位置,并进一步研究得到节点局部受力特征.结果表明:端横梁与弦杆节点易出现疲劳损伤,且纵向活动支座处的节点最易出现疲劳损伤.横梁端部腹板上缘焊趾、连接角钢肢交线顶部易出现疲劳损伤.端横梁上翼缘与角钢之间的腹板间隙以面外变形为主,呈双向弯曲形态,腹板上缘焊趾主要受弯剪作用.

考虑弦杆约束的新型板桁加劲梁扭转变形计算方法

针对某拟建千米级跨度高速铁路悬索桥所采用的新型板桁加劲梁,依据剪切刚度等效原则,构建闭口薄壁箱形梁连续化等效模型;基于截面刚性周边假定,考虑弦杆纵向约束作用,建立连续化等效模型的扭转平衡微分方程,推导得到扭转角解析公式。构建悬索桥连续化等效单梁有限元模型,推导悬索桥加劲梁扭转角解析式。通过算例验证该解析公式计算所得加劲梁扭转角与空间精细化有限元计算结果吻合良好,弦杆纵向约束作用对新型板桁加劲梁扭转变形影响不可忽略。研究结果表明:相比于空间精细化有限元模型,连续化等效单梁模型计算所得悬索桥加劲梁挠度和扭转角最大相对误差分别为1.8%和14.7%,依据解析式计算所得相对误差分别为7.1%和6.3%;对于悬索桥加劲梁扭转刚度初步设计,上述2种方法的精度误差均在可接受范围内,且计算效率大幅提高,具有较好的适用性。

复合材料变截面压杆变形性能研究

为了对复合材料变截面压杆的变形性能进行理论预测,本文以航天器空间桁架结构中的复合材料变截面压杆作为研究对象,首先,基于经典层合板理论,将复合材料变截面杆的壁板等效为主方向与杆轴线方向一致的正交异性板,此时复合材料变截面杆可近似为正交异性杆;其次,基于弹性变形理论和小变形假设,推导了反映杆轴向变形能力的等效轴压刚度理论公式;最后,利用有限元对等效轴压刚度理论的准确性进行了验证。结果表明,不同中间半径和变截面段长度条件下,理论值和有限元值之间的偏差基本保持在3%以内;不同铺层角条件下,理论值和有限元值之间的偏差基本保持在2%以内。因此,本文的理论能够较准确地预测复合材料变截面压杆的变形。

基于SBAS-InSAR技术钢桁梁结构桥梁形变信息提取与分析

针对传统桥梁监测技术监测时间不连续、只能依靠现有监测数据分析桥梁形变的问题,以南京大胜关长江大桥为研究对象,利用SBAS-InSAR技术获取2018—2019年的桥梁形变结果,以桥梁形变结果中的平均形变速率和LOS向时间序列形变量为输入集,分别构建BP神经网络时间序列模型来预测桥梁的形变量。结果表明:平均形变速率预测模型和LOS向时间序列形变预测模型的预测值与InSAR观测值之间的平均绝对误差分别为1.54、1.28 mm,均方误差分别为1.81、1.34 mm,均方根误差分别为1.81、1.53 mm,表明时间序列形变预测模型的可行性,为未来的桥梁形变预测提供了有力支撑。

某超高层塔冠结构深化设计与制作安装分析

以某工程塔楼塔冠结构为例,对其钢桁架吊点构件多、跨度大、梁柱相交节点处深化设计较为复杂等难点问题进行了研究分析,并制定了超高层塔冠结构的合理分段方案及安装方法,缩短了工期,保证了产品加工质量,具有一定的推广价值。

超长倒三角弧形管桁架整体安装技术研究

依托首都博物馆东馆工程共享大厅屋盖对超长53 m倒三角弧形管桁架整体安装施工技术进行研究,尤其是针对桁架加工过程、吊装过程中支座变形及应力释放等细节进行技术创新,实现了博物馆共享大厅超大跨度屋盖的高精度吊装,可为类似工程施工提供参考。

某风荷载控制超高层结构的方案优化设计

位于深圳市的某超高层办公楼地上54层,结构高度约217m,平面呈扁长形。风荷载作用下短边方向的层间位移角接近规范限值,结构设计主要由风荷载控制。本项目采用抗侧刚度和经济性较好的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。为提高建筑品质,基于结构构件截面最优化目标,从抗侧力体系与楼面框架梁截面两方面展开优化分析。在抗侧体系优化方面,从受力性能和综合经济性角度进行分析,确定采用框架-核心筒+伸臂桁架结构方案,并通过敏感性分析确定最优化的伸臂桁架布置位置。在楼面框架梁截面优化方面,分析了型钢混凝土梁和竖向加腋混凝土梁两种方案的优化效率;并通过考虑混凝土徐变收缩影响的施工模拟分析,进一步降低框架柱和核心筒之间的竖向变形差产生的附加弯矩。通过上述系列措施及配合高强钢筋应用,实现楼面框架梁设计的经济合理。最后利用SAUSAGE软件对优化后的结构方案进行动力弹塑性时程分析,验证该方案结构在大震作用下具有的良好抗震性能。

大断面泥岩顶底板回采巷道支护技术优化

针对王庄煤矿3号煤层工作面顶底板为泥岩,回采巷道变形大的难题,开展了巷道支护优化技术研究。现场观测表明,3号煤层顶板变形具有阶段性,变形时间长,顶板下沉量大。分析认为,巷道顶底板为泥岩、顶板支护强度不足、支护体未形成整体承载结构是变形破坏的主要原因。为此提出了高强螺纹钢锚杆+W钢带+单体锚索、桁架锚索+槽钢支护方案,分析了该支护结构的作用机理。现场应用表明,采用优化支护方案后,巷道变形速率明显减小,保证了工作面的正常生产。

大跨度桁架梁定向滑动支座设置研究

苏州市某文体中心体育场馆共3层,最大跨度达34.5 m。结构荷载及跨度均较大,楼面支撑采用桁架梁。该桁架梁两端支座水平荷载较大,连接柱难以满足承载力要求,考虑设计及施工可行性,文章提出滑动支座设置,分析新支座形式下结构变形、内力及抗震性能,给出的桁架梁滑移支座具体设置方案可供同类工程参考。